background image

1

1

r

r

2

r

r

1

P

2

P

r

r

t

r

t

t

r

r

v

ś

r

=

=

r

r

r

r

1

2

1

2

r

v

ś

r

r

r

2.  OPIS RUCHU           

(2 strony)

       Zjawiskiem fizycznym obserwowanym najczęściej w otaczającym nas świecie jest  ruch.
Stykamy  się  z  nim  wszędzie:    ruch  zwierząt,  pojazdów,  planet,  cząsteczek  gazów.  Opis
przestrzenno – czasowych właściwości ruchu bez wnikania w przyczyny wywołujące ten ruch
podaje kinematyka. Mówimy, że ciało jest w ruchu jeżeli jego położenie względem jakiegoś
innego  ciała  zmienia  się.  To  „inne”  ciało  lub  układ  ciał  nazywamy  układem  odniesienia.
Wybór  układu  odniesienia  jest  warunkiem  koniecznym  opisu  ruchu  lub  spoczynku  ciała.
Opisujemy  ruch  pociągu  względem  powierzchni  ziemi,  ziemi  względem  słońca  itd.  Z
układem odniesienia najczęściej wiążemy jakiś układ współrzędnych.

Położenie

wektor położenia , promień wodzący

Jeżeli badany punkt się porusza to wektor
wodzący zależy od czasu.

)

(t

r

r

r

r

=

x = x(t),  y = y(t),  z = z(t)

Równanie ruchu

( ) ( )

( )

( )

z

t

z

y

t

y

x

t

x

t

r

ˆ

ˆ

ˆ

+

+

=

r

Eliminując z tych równań czas otrzymujemy równanie toru, po którym porusza się punkt
z = F (x,y)

Prędkość średnia

                      

z

                                                                         y

   x

                                                      

prędkość średnia punktu w czasie 

t = t

2

 – t

1

z

z

y

y

x

x

r

ˆ

ˆ

ˆ

+

+

=

r

background image

2

1

r

r

r

d

r

r

r

+

1

Prędkość

Jeżeli będziemy skracali rozważane odstępy czasu    ∆ 0  to otrzymamy średnią prędkość
w bardzo krótkim odstępie czasu, czyli prędkość chwilową lub po prostu prędkość.

t

r

v

t

=

r

r

0

lim

  zgodnie z definicją pochodnej funkcji   ( 

dx

df

x

f

x

=

0

lim

 )

               

dt

r

d

v

r

r

=

                                                                                                         

v

r

                                                                                                                                                                                                 

z

dt

dz

y

dt

dy

x

dt

dx

v

ˆ

ˆ

ˆ

+

+

=

r

Prędkość jest zawsze styczna do toru

 Przyspieszenie

przyspieszenie średnie   

t

v

a

ś

r

=

r

r

 

przyspieszenie chwilowe lub po prostu przyspieszenie     

t

v

a

t

=

r

r

0

lim

dt

v

d

a

r

r

=

                 

2

2

dt

r

d

a

r

r

=

Przyspieszenie ma dwie składowe:



 

przyspieszenie styczne do toru,

         opisujące zmiany wartości prędkości

dt

dv

a

s

=

gdzie oznacza wartość prędkości        

v

a

s

r

r

  



 

przyspieszenie normalne, prostopadłe do toru

         opisujące zmiany kierunku prędkości,

ρ

2

v

a

n

=

        gdzie 

ρ  

jest promieniem krzywizny toru.       

v

a

n

r

r

W układzie współrzędnych kartezjańskich:

z

dt

dv

y

dt

dv

x

dt

dv

dt

v

d

a

z

y

x

ˆ

ˆ

ˆ

+

+

=

=

r

r

z

dt

z

d

y

dt

y

d

x

dt

x

d

a

ˆ

ˆ

ˆ

2

2

2

2

2

2

+

+

=

r

r

d

r